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發電廠大口徑供熱蒸汽管道設計
發布人:管理員 發布日期:2019-10-18 10:39:35 

0 引 言

    近年來,很多電廠都在進行供熱改造,以集中供熱方式取締周邊小鍋爐,從而實現區域清潔取暖的要求。因此,優化電廠供熱改造技術,確保發電機組和熱網安全、經濟、高效運行,顯得尤為重要。供熱管網是締結供熱、用熱雙方的紐帶。隨著熱用戶的增加和熱網半徑的不斷延伸,供熱蒸汽管道的規格和距離都不斷提升。大口徑蒸汽管道與常規小管徑蒸汽管道相比,具有以下特點。

    (1)壓降溫降要求高。供熱蒸汽管道往往距離較長,輸送必然帶來管道壓降和溫降較大。為滿足熱用戶需求,應合理設計,降低管道壓降溫降。

    (2)空間占用大。大口徑蒸汽管道彎頭彎曲半徑較大,采用常規的自然補償方式占用空間太大。

    (3)管道荷載較大。支吊架設計需謹慎。

1 供熱改造蒸汽管道的設計

1.1 管道管徑的選擇

    確定管網管道規格是供熱改造工程設計至關重要的環節。對于大口徑供熱蒸汽管道,由于輸送蒸汽量大、管線布置長,控制管道壓損溫損、選擇合適的管網流速是設計過程中的關鍵工作?!峨姀S動力管道設計規范》(GB50764-2012)[1]、《火力發電廠汽水管道設計規范》(DL/T 5054-2016)[2] 給出了汽水介質的流速推薦值,對于大口徑供熱蒸汽管道具有較強的參考意義。管徑的計算可參照上述規范規定,計算公式為:

    其中,G為介質質量流量,單位是t/h,v 為介質比容,單位是m3/kg,w 為介質流速,單位是m/s。

    安徽某電廠燃煤機組供熱改造中,管道的流速按汽水規程推薦流速選取,中低壓聯通管改造抽汽推薦流速為30 ~ 50 m/s。設計過程中建議按最小值選取,對于某些進入設備較長的管道,保證蒸汽參數管徑放大一級。實際設計時,還應綜合考慮管網起點至用戶側的壓降溫損并進行相應計算,在滿足用戶側需求的情況下,選擇合理的管道規格,如表1 所示。

管徑選擇比較

    當管道采用Φ720×15 或Φ820×16 尺寸時,末端壓力低于0.65 MPa,無法滿足熱用戶的壓力參數要求;當Φ920×17 管道時,末端壓力高于0.65 MPa,可以滿足用戶要求。此時,在額定供汽量下管內介質流速約30 m/s。

1.2 管道補償的選擇

    在供熱管道設計中,為避免管道因熱膨脹產生變形或破裂,必須對管道的熱膨脹進行補償。管道的補償方式有自然補償和補償器補償兩種形式。對于以往的供熱改造工程,特別是廠房內的管道布置,往往采用自然補償形式。然而,對于大口徑供熱蒸汽管道,由于管道直徑較大,如果采用自然補償,占用場地較大,現場情況往往無法滿足布置要求。近年來,旋轉補償器在供熱管道應用中較為廣泛,具有補償量大、布置靈活、補償形式多樣和密封性強等優點。它在大口徑蒸汽管道中應用具有較大優勢,可以減少管系補償點、減少固定支架的設置數量、降低工程投資,而且在一定程度上減少了復雜地形供熱管道的設計難度。安徽某600 MW 機組供熱改造工程中,廠區管道規格為DN900,廠內跨道路區域在設計中充分利用地形和管道走向,使用自然補償形式。而在沿廠區圍墻處,由于受到停車場地限制,采用自然補償占用空間太大,因此在靠圍墻處采用大補償量的旋轉補償器,以減少彎頭數量,降低阻力。此外,根據場地要求采用平行布置或高地位布置。廠內整體布置和補償形式如圖1 所示。

旋轉補償器布置形式

1.3 管道支吊架的設計

    根據《火力發電廠汽水管道設計規范》(DL/T5054-2016)規定,供熱改造管道支吊架的間距設置根據管道強度條件和剛度條件來確定,即取兩個條件確定的支吊架間距的較小值。

    在實際布管設計中,管道支吊架位置的設置需根據現場實際情況確定。廠房外管道支吊架間距設置按照確定的基本跨距設置。對于水平90°彎管兩端支吊架間的管道展開長度,不應大于水平直管道上允許支吊架的基本跨距的0.73 倍;對于管道有抬高降低的兩支吊架間平面展開長度,不應大于水平直管道上允許支吊架的基本跨距的0.5 倍。廠房內管道支吊架間距的設置在考慮管道基本跨距的同時,還要考慮對廠房的影響。對于大跨距大口徑管道,需盡量根據廠房框架柱距設置支吊架,盡可能利用框架梁、頂梁且應相應縮小,以減小對已建廠房主體結構的影響。對于600 MW 機組,廠房框架柱柱距一般為8 ~ 12 m,可利用柱側生根等方式,降低土建造價。

    此外,在采用旋轉補償器補償的供熱管道中,靠近旋轉補償器附近的支撐點往往熱位移很大。在支吊架設計中,應充分考慮熱位移影響,設計足夠大的支撐面供管道支架滑動,同時明確偏裝值。供熱管道支架建議采用高效隔熱滑動或導向管托,如圖2 所示。而對于固定支架,為保證固定點的“卡死”效果,仍按照《發電廠汽水管道支吊架設計手冊》中固定支架型式選型。

加長型高效隔熱管托

2 結 論

    大口徑供熱蒸汽管道由于自身的特點,設計時往往難度較大。在滿足國家相關規范的前提下,還應注意以下幾點事項:

    (1)應根據熱用戶需求確定合理的抽汽參數,選擇管道材質;

    (2)管道管徑的選擇應綜合分析管道流速和沿程壓降溫損,保證用戶端在滿足要求的情況下,選擇經濟合理的管徑;

    (3)管道應根據場地地形條件選擇合理的補償方式。旋轉補償器的合理使用可減少大口徑蒸汽管道的占地,減少固定支架數量,節約造價;

    (4)支吊架設置應根據實際場地地形合理布置。廠內管道盡量利用原有框架梁、柱結構,廠外管道應根據熱位移量合理設置支墩,明確偏裝值,建議選用高效隔熱管托。

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